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【原創DIY】PD協議18W 高效小體積適配器

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世紀電源網-恬恬
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超級版主
  • 2018-3-28 11:56:45
1. 簡介
本文檔介紹一款 PD18W 高效小體積適配器,本方案具有以下特性:
高效率(滿足 CoC V5 Tier2 能效要求);
低漏電流(<20uA@230Vac/50Hz,Y 電容 220pF);
無散熱器設計(全覆蓋范圍器件滿足溫度降額);
外觀美觀簡潔,內部結構簡單,易生產加工;

1.1. 原邊控制方案
原邊 PWM 控制采用英飛凌的第二代準諧振控制器 ICE2QS03G。IC 內部集成的高壓啟 動電路可以極大的降低空載功耗;數字降頻,頻率隨負載下降而下降,因此與傳統方案相比, 系統平均效率得到顯著提高,多種保護功能可實現電源系統在發生故障時得到全面保護,原 邊精確的輸出過壓保護電路允許電路單光耦設計。
原邊功率開關管采用英飛凌最新一代 P7 系列的 700V 高壓管 IPN70R600P7S ,低的 Rds(on)和 Q 有助于系統性能的提升,SOT223 封裝節省布局空間,實現 18W 輸出下無散熱 器設計。

1.2. 副邊控制方案
步整流采用英飛凌的低成本 5Pin 控制 IC IR1161。IC 內部低至-4mV 的關斷電壓有助于 提高實現高效同步整流,可調整的最小開通時間和逐周期的 MOT 檢測,是高可靠性的同步 整流方案;另外精簡的外圍電路有助于電路小型化的設計。
同步整流采用英飛凌 100V 邏輯電平 MOS 管 BSZ0804LS,TSDSON-8 FL 封裝,18W 方 案無需增加散熱器,占板面積小,提高了方案的功率密度。
50mm*48mm*28mm
3. 規格參數

3.1. 輸入規格
  
輸入電壓
  
90~264Vac
輸入電流
<0.5A
輸入頻率
47~67Hz
空載功耗
<75mW     @230Vac Fre=50Hz

3.2. 輸出規格
  
  
  
輸出電壓/電流
  
5V/3A
9V/2A
12V/1.5A
15V/1.2A
輸出過壓保護點
<19V
輸出過流保護
≥110%*Io
輸出紋波電壓
<250 mV   (10cm 線端測試,并聯 1uF 陶瓷電容,帶寬 20MHz)
平均效率
滿足 COC V5 Tier2 能效要求
開機延遲時間
<3S
動態過沖/回溝
<5%*Vo
共模噪聲
<2V

4.2. 效率
  
  
測試條件
  
  
100%  Io
  
75%  Io
  
50%  Io
  
25%  Io
  
10%  Io
  
Avg  Effi
5V/115Vac
87.6
89.46
89.4
89
87.92
88.86
5V/230Vac
89.1
90.1
89.5
88.14
86.42
89.21
9V/115Vac
89.65
90.08
89.65
87.66
84.97
89.26
9V/230Vac
91
90.5
89.77
88.07
83.5
89.83
12V/115Vac
89.62
89.5
89.17
86.5
83.15
88.69
12V/230Vac
90.5
90.31
88.69
86.27
82.27
88.94
15V/115Vac
89.21
88.76
87.9
84.2
79.24
87.51
15V/230Vac
90.1
89.4
87.33
84.2
79.03
87.75
備注:CoC V5 Tier2 要求 Avg Effi>85.45%,Effi10%>75.45% (15V/1.2A&12V/1.5A&9V/2A);
Avg Effi>81.84%,Effi10% >72.48% (5V/3A);板端測試;

4.3. 待機功耗
  
輸入電壓
  
90Vac
115Vac
230Vac
264Vac
空載功耗
45mW
48mW
54mW
60mW

4.4. 紋波電壓
  
  
測試條件
  
5Vout
9Vout
12Vout
15Vout
空載
滿載
空載
滿載
空載
滿載
空載
滿載
90Vac/60Hz
120mV
230mV
132mV
162mV
126mV
136mV
124mV
142mV
115Vac/60Hz
126mV
184mV
128mV
134mV
124mV
126mV
118mV
114mV
230Vac/50Hz
150mV
148mV
148mV
120mV
128mV
116mV
124mV
115mV
264Vac/50Hz
108mV
144mV
156mV
116mV
132mV
120mV
142mV
112mV

4.5. 過流保護點
  
測試條件
  
5Vout
9Vout
12Vout
15Vout
90Vac/60Hz
3.36A
2.78A
2.44A
2.11A
115Vac/60Hz
3.30A
2.83A
2.51A
2.28A
230Vac/50Hz
3.19A
2.88A
2.70A
2.50A
264Vac/50Hz
3.22A
2.95A
2.76A
2.59A
備注:現在的 OCP 使用原邊的限流保護,更新 LDR6032 程序后可以更精確控制所需的 OCP。

4.6. 過壓保護
  
測試條件
  
OVP
230Vac/50Hz/空載
18.5V
230Vac/50Hz/滿載
18.2V

4.7. 溫升測試
  
測試點
  
90Vac/5V/3A
264Vac/5V/3A
90Vac/9V/2A
90Vac/15V/1.2A
Q5(原邊功率 MOS)
90.8℃
83℃
86℃
85℃
Q4(SR MOS)
95℃
89℃
80℃
78℃
磁芯
89℃
82℃
81℃
80℃
C6
79℃
68℃
76℃
75.4℃
C3
85℃
79℃
73℃
72℃
備注:裝殼置于密閉紙箱老化測試 2  小時,紙箱內環境溫度為 32℃。

4.8. 共模噪聲
  
測試條件
  
整機共模噪聲
230Vac  市電+隔離變壓器
1.5V

5. 原理圖
                             
6. PCB Layout
PCB 頂層絲印和走線
PCB 底層絲印和走線
輸出端子絲印和走線


文章出自英飛凌?第三屆電源產品方案DIY 設計大賽
收藏收藏6
shandy
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助理工程師
  • 2018-3-30 14:12:09
 
好東西,用的是什么變壓器,資料傳上來。
程英明
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版主
  • 2018-4-10 14:36:08
 
不錯哦,效率高
你是我的小丫小蘋果
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初級工程師
  • 2018-4-23 10:14:51
 
wbt100
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副總工程師
  • 2018-5-3 17:02:40
 
一顆NTC,雷擊怎么樣?
binganzhu
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高級工程師
  • 2018-12-17 10:29:26
  • 倒數7
 
其實充電器被雷擊弄壞概率非常低,充電器輸出功率低,要是有雷擊,也是先壞那些大功率的,冰箱電視空調什么的,他們等效阻值更低。萬一的話,也是管子被擊穿,不會有意外,個人意見。
szelanpo
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本網技工
  • 2018-8-9 09:47:00
  • 倒數10
 
謝謝分享,學習了。。。。。。
jim li
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高級工程師
  • 2018-8-17 11:57:13
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不錯, PD 協議IC ,PWM 控制IC 等有PDF 資料沒?
lyh0739
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高級工程師
  • 2018-9-5 23:37:16
  • 倒數8
 
請教下AC輸入L3什么規格?R9位用0805夠嗎?0805應用這里最大可以過多少電流合適,431位上面R42,c21什么作用?
dujq
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本網技師
  • 2019-4-20 10:18:31
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感謝分享
hezaofen2008
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  • 2019-4-20 19:53:00
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值得學習
hahaha
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助理工程師
  • 2019-5-10 14:23:50
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好東西,學習下好東西,學習下好東西,學習下好東西,學習下好東西,學習下好東西,學習下
wuusai
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  • 2019-6-9 11:03:37
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感謝分享
followme2014
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初級工程師
  • 2019-6-18 16:33:13
  • 倒數2
 
GOOD...............................................
wulana
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U3是什么型號的器件?
變壓器參數有嗎
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